DE10100663A1

DE10100663A1 - EEG stimulation method and appliance include sensors, biofeedback input, evaluation system, modulation signal, stimulation system and signal

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Publication number: DE10100663A1
Application number: DE10100663A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-01-02
Filing date: 2001-01-02
Publication date: 2002-07-04

Abstract

Physiological signals from a person are received by sensors (19), magnified, filtered and analyzed in a biofeedback input (6). The results are fed into an evaluation system (9). A modulation signal (13) is produced and controls in a stimulation system (3) the running time modulation of the prepared carrier signal (12). A stimulation signal (4) is produced which drives an acoustic converter(5).

Description

field of use

Die Erfindung betrifft Verfahren nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 2 und 3 und eine Vorrichtung zur Durchführung mindestens eines der Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 21.The invention relates to methods according to the preambles of Claims 1, 2 and 3 and a device for Carrying out at least one of the procedures according to the Preamble of claim 21.

In zunehmendem Maße leiden Menschen heute unter psychischen Belastungen, die z. B. durch erhöhte berufliche und private Beanspruchungen hervorgerufen werden. Diese Belastungen werden auch als "Stress" bezeichnet. Dabei ist es eine allgemein bekannte Tatsache, dass sich die Leistungsfähigkeit einer Person unter Stresseinfluss verschlechtert.People are increasingly suffering today psychological stresses, e.g. B. by increased professional and private stresses are caused. This Stress is also called "stress". It is it is a well known fact that the Performance of a person under the influence of stress deteriorated.

Aus diesem Grunde werden Verfahren und Vorrichtungen benötigt, die Stress abbauen oder allgemein die Leistungsfähigkeit steigern.For this reason, methods and devices needed to relieve stress or generally those Increase performance.

Ein Verfahren Stress abzubauen und die Leistungsfähigkeit zu steigern besteht darin, die Gehirnwellen einer Person dahingehend zu beeinflussen, dass ein entsprechender psychologischer Zustand entsteht.A process to reduce stress and performance is to increase a person's brainwaves to influence that a corresponding psychological state arises.

Die Frequenzbänder der Gehirnwellen werden bestimmten Entspannungszuständen zugeordnet: Im Wachzustand sind vorwiegend Frequenzen von 14 Hz bis 20 Hz im Spektrum enthalten, dieser Zustand wird als Beta-Zustand bezeichnet. Im entspannten Zustand (Schlaf) treten Frequenzen von 8 Hz bis 13 Hz auf. Das dazugehörige Frequenzspektrum wird als Alpha-Bereich bezeichnet. Es werden weitere Frequenzbänder bis herunter zu 2 Hz unterschieden. Nach neueren Erkenntnissen weisen bestimmte psychische Zustände (Wachsamkeit, Kreativität . . .) eine Komposition von unterschiedlichen Frequenzbereichen auf.The frequency bands of the brain waves are determined Associated with relaxation states: Are awake mainly frequencies from 14 Hz to 20 Hz in the spectrum included, this state is called the beta state. In the relaxed state (sleep) frequencies of 8 Hz occur up to 13 Hz. The associated frequency spectrum is called Designated alpha range. There will be more Distinguished frequency bands down to 2 Hz. To recent findings indicate certain psychological Conditions (vigilance, creativity ...) a composition from different frequency ranges.

Durch Stimulierung der Physiologie, insbesondere der Wahrnehmungsorgane mit den entsprechenden Frequenzen, werden mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit vermehrt Gehirnwellen mit der gewünschten Frequenz erzeugt und der dazugehörige Zustand erreicht. By stimulating the physiology, especially the Organs of perception with the corresponding frequencies, are increased with a certain probability Brain waves generated at the desired frequency and the associated state reached.

Um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass die Frequenz der Gehirnwellen der Stimulierungsfrequenz folgt, wird ein Biofeedback dahingehend eingesetzt, dass die Physiologie der Person gemessen wird und die Stimulierung so gesteuert wird, dass die Gehirnwellen in der gewünschten Weise beeinflusst werden.To increase the probability that the frequency the brain waves follow the stimulation frequency, is a Biofeedback is used in such a way that the physiology the person is measured and the stimulation is controlled in this way will that brainwaves in the way you want to be influenced.

Empirische Untersuchungen haben gezeigt, dass mit einer Wahrscheinlichkeit das System auch dann wirkt, wenn die Stimulierungsfrequenz ohne Biofeedback in geeigneter Weise mit einem Funktionsgenerator gesteuert wird.Empirical studies have shown that with a Probability the system works even if the Appropriate stimulation frequency without biofeedback is controlled with a function generator.

State of the art

In US 3884218 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem angenehme Klänge mit Schlaf-EEG-Spektren amplitudenmoduliert werden. Die gezielte Beeinflussung der EEG-Spektren zur Erreichung des gewünschten Zustands, findet hier nicht statt.In US 3884218 a method is described in which pleasant sounds with sleep EEG spectra be amplitude modulated. The targeted influencing of EEG spectra to achieve the desired state, does not take place here.

In US 4335710 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Rauschen mit einer Frequenz amplitudenmoduliert wird, die über einen Rampengenerator von einer Anfangs- Modulationsfrequenz bis zu einer End-Modulationsfrequenz linear gesteuert wird. Die Wahrnehmung des modulierten Rauschens wird über die Zeit als unangenehm empfunden und schränkt die Anwendungsmöglichkeiten ein.In US 4335710 a method is described in which a Noise is amplitude modulated at a frequency that via a ramp generator from an initial Modulation frequency up to an end modulation frequency is controlled linearly. The perception of the modulated Noise is perceived as unpleasant over time and limits the possible applications.

In US 4834701 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem rechts und links Töne (f1, f2) unterschiedlicher Frequenz dargeboten werden. Es erfolgt eine Stimulierung mit der Differenzfrequenz (f1-f2). Die Wahrnehmung der Frequenzen wird über die Zeit als unangenehm empfunden und schränkt die Anwendungsmöglichkeiten ein.In US 4834701 a method is described in which the right and on the left tones (f1, f2) of different frequencies become. There is a stimulation with the Differential frequency (f1-f2). The perception of Frequencies are perceived as uncomfortable over time and limits the possible applications.

In US 5954630 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem niederfrequente Wellen amplitudenmoduliert werden. Die Wahrnehmung der Frequenzen wird über die Zeit als unangenehm empfunden und schränkt die Anwendungsmöglichkeiten ein.In US 5954630 a method is described in which low-frequency waves are amplitude modulated. The Perception of the frequencies is considered over time felt uncomfortable and limited Possible applications.

In US 5159703 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem durch Amplituden- oder Frequenzmodulation einer sehr niedrigen Frequenz oder einer Ultraschall Frequenz eine unhörbare Kommunikation (Subliminals) realisiert wird. Nachteilig bei dem Verfahren ist, dass zur Realisierung spezielle Geräte mit der erforderlichen Bandbreite notwendig sind.US 5159703 describes a method in which by amplitude or frequency modulation a very low frequency or an ultrasound frequency a inaudible communication (subliminal) is realized. A disadvantage of the method is that it can be implemented special devices with the required bandwidth are required are.

In US 3753433 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem ein EEG abgeleitet wird und mit dem verstärkten Signal ein Ton amplituden- und frequenzmoduliert wird. Es findet hier ein unmittelbares Biofeedback statt, ohne dass das EEG durch das Stimulationssignal systematisch beeinflusst wird. Die Wahrnehmung der Frequenzen wird über die Zeit als unangenehm empfunden und schränkt die Anwendungsmöglichkeiten ein.In US 3753433 a method is described in which a EEG is derived and with the amplified signal a tone is amplitude and frequency modulated. It takes place here immediate biofeedback takes place without the EEG the stimulation signal is influenced systematically. The Perception of the frequencies is considered over time felt uncomfortable and limited Possible applications.

In US 4228807 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem ein EEG abgeleitet wird und in zwei Frequenzbänder gefiltert werden. Es findet ein unmittelbares Biofeedback statt, ohne dass das EEG durch das Stimulationssignal systematisch beeinflusst wird. Die Wahrnehmung der Frequenzen wird über die Zeit als unangenehm empfunden und schränkt die Anwendungsmöglichkeiten ein.In US 4228807 a method is described in which a EEG is derived and filtered in two frequency bands become. There is an immediate biofeedback without that the EEG is systematic through the stimulation signal being affected. The perception of the frequencies will perceived as unpleasant over time and limits the Possible applications.

In US 4335710 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem über einen Funktionsgenerator eine Stimulationsfrequenz gesteuert wird. Die Wahrnehmung der Frequenzen wird über die Zeit als unangenehm empfunden und schränkt die Anwendungsmöglichkeiten ein.In US 4335710 a method is described in which over a function generator controls a stimulation frequency becomes. The perception of the frequencies will change over time perceived as unpleasant and limits Possible applications.

In US 4928704 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem das EEG mittels aktiven Filtern analysiert wird und damit die Stimulationsfrequenz und Amplitude gesteuert wird. Die Wahrnehmung der Frequenzen wird über die Zeit als unangenehm empfunden und schränkt die Anwendungsmöglichkeiten ein.In US 4928704 a method is described in which the EEG is analyzed using active filters and thus the Pacing rate and amplitude is controlled. The Perception of the frequencies is considered over time felt uncomfortable and limited Possible applications.

In US 4883067 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem ein EEG abgeleitet wird und mittels eines Synthesizers in Musik steuert. Bei diesem Verfahren ist der Benutzer auf das Musik- und Klang Repertoire des Systems festgelegt, was eine beträchtliche Einschränkung der Anwendungsmöglichkeiten bedeutet.In US 4883067 a method is described in which a EEG is derived and using a synthesizer in music controls. With this method, the user is on the music and sound repertoire of the system set what a considerable limitation of the possible uses means.

Description of the invention

Es soll erfindungsmäßig eine Vorrichtung entwickelt werden, die EEG Stimulation sowie Biofeedback verwendet, die in gezielter Weise den psychischen Zustand einer Person beeinflusst.According to the invention, a device is to be developed uses the EEG stimulation as well as biofeedback, which in specifically the mental state of a person affected.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig durch Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 3 und einer Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 21 gelöst.This object is inventively by using methods the features of claims 1 to 3 and a device to carry out the procedure with the characteristics of Claim 21 solved.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in gezielter Weise eine modulierte binauralen Laufzeitdifferenz erzeugt, da sich gezeigt hat, dass mit diesen Mitteln eine positive Beeinflussung des psychischen Zustandes einer Person, insbesondere der Stresszustand erfolgt.In the method according to the invention is in more targeted Generates a modulated binaural transit time difference, since it has been shown that with these funds a positive Influencing a person's mental state, in particular the state of stress occurs.

Durch dieses Verfahren ist es möglich, dass alle Klänge (Musik, Sprache, Naturgeräusche) als Trägersignal Verwendung finden. So kann der Benutzer seinen ganz normalen Musikkonsum dazu verwendet um aktiv auf seinen psychischen Zustand, z. B. Stress einzuwirken. Da das Modulationssignal keine eigene Klangeigenschaften hat, wird der Benutzer nicht mit einem Grundton belästigt. Ferner ist es bei dem Verfahren möglich, das EEG mit Frequenzgemischen zu stimulieren. Vergleichsmessungen haben auch gezeigt, dass die Intensität der Stimulierung dieses Verfahrens eine stärkere Wirkung gegenüber den bekannten Verfahren aufweist.Through this procedure it is possible for all sounds (Music, speech, natural sounds) as a carrier signal Find use. So the user can completely normal music consumption used to be active on his mental state, e.g. B. Influence stress. Since that Modulation signal does not have its own sound properties the user is not bothered with a root note. Furthermore, it is possible with the procedure, the EEG with Stimulate mixed frequencies. comparative measurements have also shown the intensity of the stimulation this procedure has a stronger effect than the known method.

Ferner ist es möglich das modulierte binauralen Laufzeitdifferenz-Verfahren zur Verschlüsselung von Subliminals zu verwenden, dabei wird als Modulationssignal sprachlich die gewünschte Nachricht verwendet.Modulated binaural is also possible Runtime difference method for encryption of Subliminals to use, it is used as a modulation signal used the desired message verbally.

Die Grundidee des Patentes liegt in der Tatsache, dass das Richtungshören vorwiegend durch Laufzeitunterschiede des Klanges zu den beiden Ohren geschieht. Befindet sich eine Geräuschquelle (Trägersignal) links von der Person, so erreicht der Schall das linke Ohr zum Zeitpunkt t, das rechte Ohr zum Zeitpunkt t + t1 (t1 = Laufzeit des Schalls). Ist die Schallquelle in der Mitte, so erreicht der Schall beide Ohren gleichzeitig (rechts t, links t). Kommt der Schall von rechts, so ergibt sich (rechts t, links t + t1).The basic idea of the patent lies in the fact that Directional listening mainly due to differences in the running time of the Sound happens to both ears. There is one Noise source (carrier signal) to the left of the person, see above the sound reaches the left ear at time t, the right ear Ear at time t + t1 (t1 = transit time of the sound). Is the Sound source in the middle, the sound reaches both ears simultaneously (right t, left t). If the sound comes from the right, this results in (right t, left t + t1).

Wird der Laufzeitunterschied mit einem Sinus mit der Frequenz z. B. 1 Hz von t, t + t1 bis t + t1, t (rechts, links) moduliert (Modulationsfrequenz), so entsteht die Wahrnehmung, dass das Geräusch (Trägersignal) mit einer Frequenz von z. B. 1 Hz zwischen der rechten und der links Seite hin und her pendelt.If the runtime difference is a sine with the Frequency z. B. 1 Hz from t, t + t1 to t + t1, t (right, left) modulated (modulation frequency), so the Perception that the sound (carrier signal) with a Frequency of z. B. 1 Hz between the right and the left Page oscillates back and forth.

Empirische Untersuchungen haben gezeigt, dass es bei akustischer Stimulation mit einem Signal dieser Art zu einer Stimulierung von Gehirnwellen mit der gegebenen Modulationsfrequenz kommt.Empirical research has shown that it is acoustic stimulation with a signal of this kind to one Stimulation of brain waves with the given Modulation frequency is coming.

Selbstverständlich kann die Modulation der Laufzeitunterschiede mit beliebigen Frequenzgemischen erfolgen, was eine Evozierung entsprechender Frequenzspektren zur Folge hat.Of course, the modulation of the Runtime differences with any frequency mix take place, which is evocative accordingly Has frequency spectra.

Um die Stimulierung in der vorteilhaften Weise zu bewirken, ist es notwendig, dass das Stimulationssignal so gesteuert wird, dass der psychische Zustand der Person den gewünschten Zustand erreicht. Dazu wird das Stimulationssignal durch eine Zeitschaltung, oder durch die Ableitung und Auswertung von Biosignalen, oder durch ein externes Modulationssignal gesteuert.To bring about the stimulation in an advantageous manner, it is necessary that the stimulation signal be controlled in this way is that the psychological state of the person desired state reached. This will be Stimulation signal by a timer, or by the Derivation and evaluation of bio signals, or by a external modulation signal controlled.

Die Person nimmt die Simulationssignale wahr, was wiederum Auswirkungen auf den psychischen Zustand der Person hat. Durch diese Rückkopplung (Biofeedback) der erfindungsmäßigen Verfahren werden die Stimulationssignale dem jeweiligen psychischen Zustand angepasst, was eine flexible Therapie ermöglicht. Dabei erzeugt das Auswertungssystem immer wieder verschiedene Stimulationssignale, wobei die Wirkung, wie z. B. die Entspannung oder Anspannung der Person von den Sensoren gemessen und vom Auswertungssystem bewertet wird.The person perceives the simulation signals what in turn affect the psychological state of the Person has. Through this feedback (biofeedback) the inventive methods are the Stimulation signals the respective psychological state adapted, which enables flexible therapy. there the evaluation system always generates different ones Stimulation signals, the effect such. B. the Relaxation or tension of the person from the sensors is measured and evaluated by the evaluation system.

Um die Wirkung der Stimulationssignale auf die Person vorherzusagen, verwendet das Auswertungssystem mit Vorteil Korrelationsprogramme zur Ermittlung eines funktionalen Zusammenhanges zwischen dem psychischen Zustand der Person und dem Stimulationssignal. Mit einem solchen funktionalen Zusammenhang kann mit großer Wahrscheinlichkeit vorhergesagt werden, welche Wirkung ein Stimulierungssignal auf die Person haben wird.To the effect of the stimulation signals on the person uses the evaluation system to predict Advantage correlation programs to determine a functional relationship between the psychic State of the person and the stimulation signal. With a such functional relationship can be great Probability to predict what effect will have a stimulation signal on the person.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Verfahren verwendet das Auswertungssystem lernfähige Programme, die selbstständig neue Stimulationssignale oder komplexe Muster von Stimulationssignalen generieren. Nach einer Trainingsphase stellt sich das Verfahren so besonders gut auf die Peron ein und bewirkt eine optimale Beeinflussung des psychischen Zustandes. Solche lernfähigen Programme verwenden insbesondere künstliche neuronale Netze, die besonders zur Analyse von nicht in deterministischer Weise zu erfassende Zusammenhängen geeignet sind. Auch eignen sich künstliche neuronale Netze sehr gut zur Auswertung komplexer Muster, wie z. B. Messreihen von physiologischen Parametern.In an advantageous embodiment of the method used the evaluation system learnable programs that independently new stimulation signals or complex patterns generate stimulation signals. After a The procedure is particularly well positioned during the training phase the peron and optimally influences the mental state. Such programs capable of learning in particular use artificial neural networks that especially for the analysis of not in a deterministic way correlations to be recorded are suitable. Also suitable artificial neural networks are very good for evaluation complex patterns such as B. Series of measurements of physiological Parameters.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann in einer Ausführung der Verfahren die Person über Steuerelemente direkt auf das Auswertungssystem einwirken. Somit kann die Person bewusst auf das Auswertungssystem einwirken. Im Zusammenhang mit den Messungen der physiologischen Parameter ist somit ein Bild von der Wirkung der Stimulationssignale vorhanden und wird wiederum in die Erzeugung der Stimulationssignale einbezogen.In an advantageous embodiment, in one Execution of procedures the person using controls act directly on the evaluation system. Thus, the Act consciously on the evaluation system. in the Relation to the measurements of the physiological Parameter is therefore a picture of the effect of Stimulation signals are available and are in turn in the Generation of stimulation signals included.

In einer anderen vorteilhaften Ausführung kann das Steuerelement die Eingabe eines Spieles sein, so dass der Biofeedback-Prozess unterhaltsam gestaltet ist.In another advantageous embodiment, the Control the input of a game so that the Biofeedback process is designed to be entertaining.

Mit Vorteil werden die Stimulationssignale durch eine Zeitschaltung beendet oder in eine andere Phase gebracht.The stimulation signals are advantageously transmitted by a Timing ended or moved to another phase.

Ebenfalls ist es vorteilhaft, dass in dem Auswertungssystem bestimmte Grenzwerte vorgegeben sind, die verhindern, dass besonders unangenehme oder sogar schädliche Stimulationssignale an die Person übertragen werden.It is also advantageous that in the evaluation system certain limit values are specified which prevent particularly uncomfortable or even harmful Stimulation signals are transmitted to the person.

In einer anderen vorteilhaften Ausführung der erfindungsmäßigen Verfahren stimuliert das Stimulationssystem die Person durch Lichtreize oder visuelle Darstellungen.In another advantageous embodiment of the inventive method stimulates that Stimulation system the person through light stimuli or visual Representations.

In einer besonders ausgezeichneten Ausführung der Verfahren tauscht das Auswertungssystem über eine Schnittstelle Daten mit einer externen Datenverarbeitungsanlage aus. Dadurch kann z. B. ein Therapeut den Fortgang einer Therapie überwachen, ohne selbst in der nähe der behandelten Person zu sein. Des weiteren kann ein Therapeut über die Schnittstelle im Auswertungssystem gespeicherte oder aktuelle Daten abrufen und während oder nach der Therapie auswerten.In a particularly excellent version of the The system swaps the evaluation system for one Interface data with an external Data processing system. This can, for. B. a Therapist monitor the progress of therapy without to be close to the person being treated. Of a therapist can also use the interface in the Retrieve stored or current data from the evaluation system and evaluate during or after therapy.

Die erfindungsmäßige Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren weist Sensoren zur elektrischen Messung des physiologischen Zustandes auf und/oder eine Zeitschaltung und/oder ein externes Stimulationssignal auf. Ein Auswertungssystem der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient der Messwertauswertung und Bewertung des psychischen Zustandes der Person und ein Stimulationssystem überträgt Stimulationssignale an die Person.The inventive device for performing the Process has sensors for electrical measurement of the physiological state on and / or a timer and / or an external stimulation signal. On Evaluation system of the device according to the invention serves the evaluation of measured values and evaluation of the mental state of the person and a Stimulation system transmits stimulation signals to the Person.

Bevorzugt weist das Auswertungssystem Korrelationsprogramme zur Ermittlung eines funktionalen Zusammenhanges zwischen den Bewertungen der psychischen Zustände und dem Stimulationssignal auf.The evaluation system preferably has Correlation programs to determine a functional Relationship between the ratings of the mental states and the stimulation signal.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das Auswertungssystem lernfähige Programme, insbesondere künstliche neuronale Netze auf. Durch lernfähige Programme kann das Auswertungssystem selbständig Stimulationssignale oder Muster von Stimulationssignalen entwickeln, die optimal an den psychischen Zustand der Person angepasst sind.In a particularly advantageous embodiment, this Evaluation system, learnable programs, in particular artificial neural networks. Through adaptable programs can the evaluation system independently stimulation signals or develop patterns of stimulation signals that optimally adapted to the psychological state of the person are.

Mit Vorteil weist das Auswertungssystem eine Schnittstelle auf, über die mit einer externen Datenverarbeitungsanlage Daten austauschbar sind. Auf diese Weise ist eine Fernübertragung des Auswertungssystems und des Stimulationssystems möglich.The evaluation system advantageously has an interface on, with an external data processing system Data are interchangeable. That way is one Remote transmission of the evaluation system and the Stimulation system possible.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Stimulationssystem als dynamisch steuerbares Laufzeitglied ausgeführt, mit dem sich auf einfache Weise eine modulierte binauralen Laufzeitdifferenz erzeugen läßt.In a preferred embodiment, this is Stimulation system as a dynamically controllable delay element executed with which a modulated can be easily can generate binaural transit time difference.

Mit Vorteil weist das interne Trägersignal mindestens ein Speichersystem mit wahlfreiem Zugriff auf. Dabei wird mit Vorteil ein Abspielgerät für CD oder ein nichtmechanisches Abspielgerät eingesetzt. In dem Speichersystem mit wahlfreiem Zugriff sind insbesondere natürliche Geräusche oder gesprochene Worte gespeichert. Das Auswertungssystem kann in Abhängigkeit von der Bewertung des psychischen Zustandes der Person schnell und genau auf einzelne gespeicherte Informationen zugreifen und sie als Trägersignal an die Peron übertragen.The internal carrier signal advantageously has at least one Storage system with random access to. Thereby with Advantage of a CD player or a non-mechanical one Player used. In the storage system with Random access is especially natural sounds or saved spoken words. The Evaluation system can depend on the Assessment of the mental state of the person quickly and precisely access individual stored information and transmit them as a carrier signal to the person.

In anderen vorteilhaften Ausführungsformen weist die erfindungsmäßige Vorrichtung Generatoren für visuelle Stimulierungssignale der Person auf.In other advantageous embodiments, the device according to the invention for visual Stimulation signals of the person.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsmäßigen Vorrichtung weist das Auswertungssystem Anzeigen für die gemessenen physiologischen Parameter auf, die z. B. ein Therapeut während der Therapie beobachten kann. In a further advantageous embodiment of the inventive device shows that Evaluation system displays for the measured physiological parameters that z. B. a therapist can observe during therapy.

Description of the drawings

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the Figures of the drawing on several embodiments explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Fig. 1 is a schematic representation of a method according to the invention and an apparatus for performing the method.

Fig. 2 eine schematische Darstellung zum Erzeugen einer modulierten binauralen Laufzeitdifferenz. Fig. 2 is a schematic representation for generating a modulated binaural transit time difference.

Fig. 3a eine Darstellung einer Relation zwischen dem Wert des Modulationssignals und der Länge des Laufzeigliedes bei einem Sinussignal. Fig. 3a is an illustration of a relation between the value of the modulating signal and the length of the running See song with a sinusoidal signal.

Fig. 3b eine Darstellung einer Relation zwischen dem Wert des Modulationssignals und der Länge des Laufzeigliedes bei einer Dreiecksignal. FIG. 3b is an illustration of a relation between the value of the modulating signal and the length of the running See song at a triangular signal.

Fig. 4 eine Darstellung einer Stimulationsfunktion. Fig. 4 is an illustration of a pacing function.

Grundlage der vorliegenden Erfindung ist eine EEG Stimulation durch Erzeugen einer modulierten binauralen Laufzeitdifferenz. Die EEG Stimulation ist dazu geeignet, den psychischen Zustand einer Person positiv zu beeinflussen. Dazu hört die Person mittels eines akustischen Wandlers (z. B. Kopfhörers) Klänge ihrer Wahl, die mit einer binauralen Laufzeitdifferenz moduliert sind.The basis of the present invention is an EEG Stimulation by generating a modulated binaural Transit time difference. EEG stimulation is suitable for the psychological state of a person positively influence. The person listens to this by means of an acoustic Transducer (e.g. headphones) sounds of your choice, with a binaural transit time difference are modulated.

Um das zu erreichen wird zunächst ein Mono- oder Stereo- Trägersignal intern erzeugt (1) oder extern zugeführt (2). Das interne Signal (1) wird durch Klang- und/oder Geräuschgeneratoren sowie Klangkonserve oder Datenträger erzeugt. Das externe (2) Trägersignal wird durch ein beliebiges Audiosignal zugeführt.To achieve this, a mono or stereo carrier signal is first generated internally ( 1 ) or supplied externally ( 2 ). The internal signal ( 1 ) is generated by sound and / or noise generators as well as sound preserve or data carriers. The external ( 2 ) carrier signal is supplied by any audio signal.

In einer Signalaufbereitung (15) wird das Trägersignal manipuliert, so dass die Klangeigenschaften des Signals in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Auswertungssystems (9) durch die Daten des Biofeedback Input (6) und des Funktionsgenerators (8) sowie des externen Modulationssignals (14), beeinflusst werden. So kann z. B. bei einem Modulationssignal höherer Frequenz auch das Trägersignal so gefiltert werden, dass höhere Frequenzanteile im Audiobereich bevorzugt werden.The carrier signal is manipulated in a signal conditioning unit ( 15 ) so that the sound properties of the signal as a function of the output signal of the evaluation system ( 9 ) are influenced by the data from the biofeedback input ( 6 ) and the function generator ( 8 ) and the external modulation signal ( 14 ) become. So z. B. with a modulation signal of higher frequency, the carrier signal can be filtered so that higher frequency components in the audio range are preferred.

Nach der Signalaufbereitung (15) wird das aufbereitete Trägersignal (12) dem Stimulationssystem (3) zugeführt. Das aufbereitete Trägersignal (12) besteht aus der rechten Komponenten (12a) und der linken Komponente(12b). Das Stimulationssystem (3) wird im Wesentlichen durch zwei Laufzeitglieder variabler Länge (16a), (16b) gebildet. Die eingestellte Länge eines Laufzeitgliedes (16a), (16b) bestimmt die Zeit, die ein Signal braucht, um vom Eingang zum Ausgang des Laufzeitgliedes (16a), (16b) zu gelangen. Die Länge jedes Laufzeitgliedes (16a), (16b) kann von 0 bis tmax kontinuierlich gesteuert werden. Die Beziehung zwischen Modulationssignal (13) und der Länge der beiden Laufzeitglieder (16a) und (16b) und damit die Verzögerung des Stimulationssignal werden in Fig. 3a und 3b dargestellt. Das Stimulationssignal (4) wird einem akustischen Wandler (5) zugeführt.After the signal conditioning ( 15 ), the conditioned carrier signal ( 12 ) is fed to the stimulation system ( 3 ). The processed carrier signal ( 12 ) consists of the right component ( 12 a) and the left component ( 12 b). The stimulation system ( 3 ) is essentially formed by two delay elements of variable length ( 16 a), ( 16 b). The set length of a delay element ( 16 a), ( 16 b) determines the time that a signal takes to get from the input to the output of the delay element ( 16 a), ( 16 b). The length of each delay element ( 16 a), ( 16 b) can be controlled continuously from 0 to tmax. The relationship between the modulation signal ( 13 ) and the length of the two delay elements ( 16 a) and ( 16 b) and thus the delay in the stimulation signal are shown in FIGS . 3a and 3b. The stimulation signal ( 4 ) is fed to an acoustic transducer ( 5 ).

Das Modulationssignal wird so erzeugt, dass es zu einer optimalen Stimulierung des EEG kommt. Die komplexeste und auch wirkungsvollste Variante der Erfindung besteht darin, dass Biosignale von der Person abgenommen werden die auf den momentanen Zustand der Person schließen lassen. Durch physiologische Sensoren werden Biosignale EEG, EOG, EMG, EKG, GSR, Respiration gemessen (19) und im Biofeedback Input (6) aufbereitet. Dieses Signal, zusammen mit dem Signal eines Steuerelements (17) wird dem Auswertungssystem (9)zugeführt. Mit Steuerelementen (17) kann die Person oder ein Therapeut bestimmte Ereignisse signalisieren.The modulation signal is generated in such a way that the EEG is optimally stimulated. The most complex and also the most effective variant of the invention consists in that bio signals are taken from the person which indicate the current state of the person. Biosignals EEG, EOG, EMG, EKG, GSR, respiration are measured by physiological sensors ( 19 ) and processed in the biofeedback input ( 6 ). This signal, together with the signal from a control element ( 17 ), is fed to the evaluation system ( 9 ). With controls ( 17 ) the person or a therapist can signal certain events.

Eine zweite Variante besteht darin, durch eine Eingabeeinheit (7) einen Funktionsgenerator (8) einzustellen. Der Funktions generator (8) erzeugt in einem zeitlichen Ablauf Werte für Frequenz und Amplitude, die dem Auswertungssystem (9) zugeführt werden.A second variant consists in setting a function generator ( 8 ) using an input unit ( 7 ). The function generator ( 8 ) generates values for frequency and amplitude in a time sequence, which are fed to the evaluation system ( 9 ).

Eine weitere Variante besteht darin, dass ein externes Modulationssignal (14) dem Auswertungssystem (9) zugeführt wird. Diese Variante dient dazu, als Modulationssignal Audiosignale zu ermöglichen.A further variant is that an external modulation signal ( 14 ) is fed to the evaluation system ( 9 ). This variant serves to enable audio signals as a modulation signal.

Die Varianten können jede für sich und in Kombination miteinander verwendet werden.The variants can be used individually and in combination can be used together.

Die Eingangswerte des Auswertungssystems (9) werden so verarbeitet, dass es zu der gewünschten Stimulierung des EEG durch das Stimulationssignal kommt. Neben einer linearen Kopplung des Biofeedback-Inputs mit der Generierung des Stimulationssignals, besteht ein lernendes System, dass komplexe Beziehungen zwischen der Generierung des Stimulationssignals und dem Biofeedback-Input aufgrund der historischen Daten herstellt, und in seine Strategien zu optimaler Stimulierung des EEG einbezieht.The input values of the evaluation system ( 9 ) are processed in such a way that the desired stimulation of the EEG by the stimulation signal occurs. In addition to a linear coupling of the biofeedback input with the generation of the stimulation signal, there is a learning system that creates complex relationships between the generation of the stimulation signal and the biofeedback input based on the historical data, and incorporates them into its strategies for optimal stimulation of the EEG.

Neben der elektrischen Realisierung des Verfahrens ist auch eine mechanische Realisierung denkbar, bei der der akustische Wandler Klänge wiedergibt und mit der Modulationsfrequenz vor der Person hin- und herschwingt. In addition to the electrical implementation of the method is also a mechanical implementation is conceivable in which the acoustic transducer reproduces sounds and with the Modulation frequency swings back and forth in front of the person.

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Erzeugung einer modulierten binauralen Laufzeitdifferenz. Fig. 2 is a schematic representation of the generation of a modulated binaural transit time difference.

Zur Realisierung der modulierten binauralen Laufzeitdifferenz wird das linke (12a) und das rechte (12b) Trägersignal je auf ein Laufzeitglied variabler Länge (16a),(16b) geführt. Um den Effekt zu erreichen, muß das linke Laufzeitglied (16a) eine reziproke Längenänderung zum rechten Laufzeitglied (16b) aufweisen. Die Negation wird durch den Inverter (20) realisiert.To implement the modulated binaural transit time difference, the left ( 12 a) and the right ( 12 b) carrier signal are each routed to a delay element of variable length ( 16 a), ( 16 b). To achieve the effect, the left term element ( 16 a) must have a reciprocal change in length to the right term element ( 16 b). The negation is realized by the inverter ( 20 ).

Fig. 3a Darstellung einer Relation zwischen dem Wert des Modulationssignals und der Länge des Laufzeigliedes bei einem Sinussignal. Fig. 3a shows a relation between the value of the modulation signal and the length of the running element in a sine signal.

Bei der Darstellung handelt es sich bei dem Trägersignal um ein Monosignal, das beide Laufzeitglieder (16a) und (16b) steuert. Es wird ein Sinus als Modulationssignal verwendet. Im Nullpunkt des Modulationssignals (13) beträgt die Länge der beiden Laufzeitglieder (16a), (16b) tmax/2. Im positiven Maximum des Modulationssignals beträgt die Länge des linken Laufzeitgliedes 0 mS, die Länge des rechten Laufzeitgliedes tmax. Im negativen Maximum des Modulationssignals beträgt die Länge des linken Laufzeitgliedes tmax, die Länge des rechten Laufzeitgliedes 0 mS.In the illustration, the carrier signal is a mono signal that controls both delay elements ( 16 a) and ( 16 b). A sine is used as the modulation signal. At the zero point of the modulation signal ( 13 ), the length of the two delay elements ( 16 a), ( 16 b) is tmax / 2. In the positive maximum of the modulation signal, the length of the left delay element is 0 ms, the length of the right delay element tmax. In the negative maximum of the modulation signal, the length of the left delay element is tmax, the length of the right delay element is 0 ms.

Fig. 3b Darstellung einer Relation zwischen dem Wert des Modulationssignals und der Länge des Laufzeigliedes bei einer Dreiecksignal. Fig. 3b representation of a relation between the value of the modulation signal and the length of the running element in a triangular signal.

Diese Abbildung zeigt die Relation des Modulationssignals (13) zu jeweils der Längensteuerung der Laufzeitglieder (16a) und (16b) entsprechend Fig. 3a mit einem Dreiecksignal.This figure shows the relation of the modulation signal ( 13 ) to the length control of the delay elements ( 16 a) and ( 16 b) according to FIG. 3a with a triangular signal.

Fig. 4 Darstellung einer Stimulationsfunktion. Fig. 4 representation of a stimulation function.

In der Eingabeeinheit werden die zeitlichen Verläufe des Modulationssignals (13) im Bezug auf Frequenz und Amplitude festgelegt. In Fig. 4 wird exemplarisch ein zeitlicher Verlauf des Modulationssignals gezeigt. Beginnend mit einer Modulationsfrequenz von 15 Hz und einer Modulationsamplitude von 50%, fällt die Modulationsfrequenz in 10 Min. auf 9 Hz ab und verbleibt auf dieser Frequenz bis zur 20. Min. Die Amplitude des Modulationssignals (13) fällt kontinuierlich bis zur 20. Min. The temporal profiles of the modulation signal ( 13 ) with respect to frequency and amplitude are defined in the input unit. In FIG. 4, a time characteristic of the modulation signal is shown by way of example. Starting with a modulation frequency of 15 Hz and a modulation amplitude of 50%, the modulation frequency drops to 9 Hz in 10 minutes and remains at this frequency until the 20th minute. The amplitude of the modulation signal ( 13 ) drops continuously until the 20th minute ,

Component numbering

11

Trägersignal intern
Internal carrier signal

22

Trägersignal extern
Carrier signal external

33

Stimulationssystem
stimulation system

44

Stimulationssignal
stimulation signal

44

a Stimulationssignal (links)
a stimulation signal (left)

44

b Stimulationssignal (links)
b stimulation signal (left)

55

Akustischer Wandler
Acoustic transducer

66

Biofeedback-Input
Biofeedback Input

77

Eingabeeinheit
input unit

88th

Funktionsgenerator
function generator

99

Auswertungssystem
evaluation system

1010

Anzeige
display

1111

Physiologisches Biofeedback
Physiological biofeedback

1212

Aufbereitetes Trägersignal
Prepared carrier signal

1212

a Trägersignal links
a Carrier signal on the left

1212

b Trägersignal rechts
b Carrier signal on the right

1313

Modulationssignal
modulation signal

1414

Externes Modulationssignal
External modulation signal

1515

Trägersignal Aufbereitung
Carrier signal conditioning

1616

a Laufzeitglied variabler Länge (links)
a term element of variable length (left)

1616

b Laufzeitglied variabler Länge (rechts)
b Runtime element of variable length (right)

1717

Steuerelement
control

1818

Datenverarbeitungsanlage (EDV)
Data processing system (EDP)

1919

Sensoren
sensors

2020

Inverter
inverter

Claims

1. Method of EEG stimulation being

a) physiological signals from a person are picked up by sensors ( 19 ), amplified, filtered and analyzed in a biofeedback input ( 6 ).
b) The measured values determined in the biofeedback input ( 6 ) and information stored in the evaluation system ( 9 ) and assigned to the measured values are evaluated in the evaluation system ( 9 ), and
c) a modulation signal ( 13 ) is generated as a function of the assessment of the person's current mental state.
d) The modulation signal ( 13 ) controls the delay modulation of the processed carrier signal ( 12 ) in a stimulation system ( 3 ) by means of the delay elements ( 16 a), ( 16 b), so that a stimulation signal ( 4 ) is generated that an acoustic transducer ( 5 ) drives.
e) The carrier signal is internal ( 1 ) by sound carriers or generators, as well
f) supplied externally by any sound signals ( 2 ), and
g) manipulated by a carrier signal processing ( 15 ), which is controlled by the evaluation system ( 9 )
h) which controls the delay modulation of the processed carrier signal ( 12 ) in a stimulation system ( 3 ) by means of the delay elements ( 16 a), ( 16 b) so that a stimulation signal ( 4 ) is generated.
i) The carrier signal is generated internally by sound carriers or generators ( 1 ), as well
j) supplied externally by any carrier signals ( 2 ), and
k) filtered by a carrier signal conditioning ( 15 ), which is controlled by the evaluation system ( 9 ).

2. Method of EEG stimulation being

a) by means of an input unit ( 7 )
b) a function generator ( 8 ) is set, the
c) a modulation signal ( 13 ) is generated via an evaluation system ( 9 )
d) which controls the delay modulation of the prepared carrier signal ( 12 ) in a stimulation system ( 3 ) by means of the delay elements ( 16 a), ( 16 b) in such a way that a stimulation signal ( 4 ) is generated which drives an acoustic transducer ( 5 ).
e) The carrier signal is generated internally by sound carriers or generators ( 1 ), as well
f) supplied externally by any sound signals ( 2 ), and
g) manipulated by a carrier signal processing ( 15 ) which is controlled by the evaluation system ( 9 ).

3. Method of EEG stimulation being

a) an external modulation signal ( 14 )
b) a modulation signal ( 13 ) is generated via an evaluation system ( 9 ),
c) which controls the delay modulation of the processed carrier signal ( 12 ) in a stimulation system ( 3 ) by means of the delay elements ( 16 a), ( 16 b) in such a way that a stimulation signal ( 4 ) is generated which drives an acoustic transducer ( 5 ).
d) The carrier signal is generated internally by sound carriers or generators ( 1 ), as well
e) supplied externally by any tone signals ( 2 ), and
f) manipulated by a carrier signal conditioning ( 15 ), which is controlled by the evaluation system ( 9 ).

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a person can act on the evaluation system ( 9 ) through a control element ( 17 ).

5. The method according to claim 1, characterized in that EEG, EOG, EMG, EKG, GSR and respiration is used as biofeedback input ( 6 ).

6. The method according to claim 1, characterized in that the stimulation signal ( 4 ) by the evaluation system ( 9 ) on the basis of static assignments to the biofeedback input ( 6 ) are generated.

7. The method according to claim 1, characterized in that the evaluations of the biofeedback input ( 6 ) and the stimulation signals ( 4 ) are correlated with one another by correlation programs of the evaluation system ( 9 ), so that a functional relationship between the biofeedback input ( 6 ) of the person and the stimulation signals ( 4 ) received by the person is produced.

8. The method according to claim 1, characterized in that the evaluation system ( 9 ) with learnable programs independently develops stimulation signals ( 4 ) which lead to an optimized influencing of the psychological state of the person.

9. The method according to claim 8, characterized in that artificial neural networks as learnable programs be used.

10. The method according to claim 8, characterized in that fuzzy logic programs are used.

11. The method according to claim 1, characterized in that the EEG and EOG signal in the biofeedback input ( 6 ) is analyzed by Fourier analysis.

12. The method according to claim 2, characterized in that the input unit ( 7 ) contains control elements for entering the stimulation function of the function generator ( 8 ).

13. The method according to claim 2, characterized in that the input unit ( 7 ) provides functions for storing and loading different sets of stimulation functions.

14. The method according to claim 2, characterized in that the function generator ( 8 ) controls the evaluation system ( 9 ).

15. The method according to claim 3, characterized in that the external modulation signal ( 14 ) controls the evaluation system.

16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that as an acoustic transducer ( 5 ) a direct transducer z. B. headphones and a recording device for sound carriers (MC, CD, etc.) is used.

17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the stimulation system generates visual, thermal or tactile stimulation signals become.

18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the evaluation system ( 9 ) exchanges data via an interface with an external data processing system ( 18 ).

19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a display ( 10 ) shows the values of the processed carrier signal ( 12 ) and / or the relevant values of the evaluation system ( 9 ) in a suitable manner.

20. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least two procedures according to claims 1 or 2 in parallel or sequentially Come into play.

21. Device for EEG stimulation for performing the method according to at least one of claims 1 to 3, with

a) sensors ( 19 ) for the electrical measurement of physiological data of a person,
b) a biofeedback input ( 6 ) for amplification, filtering and analysis of the physiological data,
c) an evaluation system ( 9 ) which receives the output values of the biofeedback input ( 6 ), the control element ( 17 ), the function generator ( 8 ) and the external modulation signal ( 14 ) and means for evaluating the measured values and in the evaluation system ( 9 ) has stored information that can be assigned to the measured values and uses it to generate a modulation signal ( 13 ) and a control signal for the carrier signal conditioning ( 15 ).
d) an input unit ( 7 ) for inputting the values of the function generator ( 8 ),
e) an interface ( 18 ) for data exchange with an external data processing system,
f) a display ( 10 ) for displaying the relevant values of the carrier signal and of the evaluation system ( 9 ),
g) a stimulation system ( 3 ) for generating stimulation signals ( 4 ) which are fed to an acoustic transducer ( 5 ),
h) a generator for generating an internal carrier signal ( 1 ) and / or an externally supplied carrier signal ( 2 ), and a system for processing this signal ( 15 ).

22. The apparatus according to claim 21, characterized in that a control element ( 17 ) acts on the evaluation system ( 9 ).

23. The device according to claim 21, characterized in that the biofeedback input ( 6 ) has sensors ( 19 ) for EEG, EOG, EMG, EKG, GSR and respiration.

24. The device according to claim 21, characterized in that the evaluation system ( 9 ) has a program that generates a modulation signal ( 13 ) on the basis of static assignments from the data of the biofeedback input ( 6 ).

25. The device according to claim 21, characterized in that the evaluation system has a program that determines the correlation of the evaluations of the biofeedback input ( 6 ) and the stimulation signal ( 4 ) to one another.

26. The device according to claim 25, characterized in that the evaluation system ( 9 ) has programs capable of learning which independently develop stimulation signals ( 4 ) which lead to an optimized influencing of the psychological state of the person.

27. The apparatus according to claim 25, characterized in that for static mapping fuzzy logic programs having.

28. The apparatus according to claim 27, characterized in that it is an adaptive neural network program having.

29. The device according to claim 21, characterized in that the biofeedback input ( 6 ) has Fourier analysis programs for analyzing the data of the sensors ( 19 ).

30. The device according to claim 21, characterized in that the input unit ( 7 ) has operating elements for entering the stimulation function of the function generator ( 8 ).

31. The device according to claim 21, characterized in that the input unit ( 7 ) has functions for storing and loading different sets of stimulation functions.

32. Device according to claim 21, characterized in that the evaluation system ( 9 ) has sine, sawtooth, and triangle or other periodic generators for generating the modulation signal ( 13 ).

33. Device according to claim 21, characterized in that the stimulation system generators for visual, has thermal and tactile stimulation signals.

34. Device according to claims 21, characterized in that the acoustic transducer ( 5 ) an immediate transducer z. B. headphones and / or a recording device for sound carriers (MC, CD, etc.).

35. Device according to claim 21, characterized in that the evaluation system has an interface for data exchange with an external data processing system ( 18 ).

36. Device according to claim 21, characterized in that the display ( 10 ) has a representation of the values of the processed carrier signal ( 12 ) and the relevant values of the evaluation system ( 9 ).

37. Device according to claim 21, characterized in that that the stimulation system is dynamically controllable Has term elements of variable length.

38. Device according to claim 39, characterized in that the duration element which can be dynamically controlled in length a digital, analog or programmed as software FiFo has.

39. Apparatus according to claim 21, characterized in that the two dynamically controllable delay elements of variable length ( 16 a) and ( 16 b) are controlled so that the delay element ( 16 a) has a reciprocal change in length to the delay element ( 16 b). See sketch 3.